به منظور برآورده کردن الزامات فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی، مشخصات خروجی الکتریکی (عملکرد) اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی باید سازگاری مربوطه را داشته باشند. ویژگی های خروجی الکتریکی عمدتاً شامل ویژگی های خارجی، عملکرد تنظیم و ویژگی های دینامیکی است. در این مقاله به بررسی مشخصات خروجی الکتریکی اینورترهای جوشکاری خواهیم پرداخت.
مشخصات خروجی الکتریکی اینورترهای جوشکاری
اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی از سیستم‌های کنترل الکترونیکی و بازخورد جریان-ولتاژ برای انجام کنترل حلقه بسته سیستم قدرت الکترونیکی (اینورتر) استفاده می‌کنند تا اشکال منحنی مشخصه‌های خارجی مختلف را به دست آورند.
بر اساس بلوک دیاگرام اصلی اینورتر جوش قوس الکتریکی، سیستم کنترل حلقه بسته اینورتر جوش قوس الکتریکی را می توان با استفاده از بلوک دیاگرام ها و معادلات، توصیف کرد.
رابطه تعادل سیستم کنترل حلقه بسته به صورت زیر برقرار می شود: ولتاژ قوس (Uf) به طور منفی در نمودار برگشت داده می شود و ولتاژ خروجی نمونه برداری می شود (معمولاً توسط یک تقسیم کننده ولتاژ) برای به دست آوردن کمیت بازخورد (mUf). متناسب با آن جریان قوس (If) نیز به صورت منفی بازخورد می‌شود و جریان خروجی نمونه‌برداری می‌شود (معمولاً توسط یک عنصر شنت یا هال) تا یک کمیت بازخورد (nIf) متناسب با آن به دست آید.
سپس مقادیر فیدبک mUf و nIf به ترتیب با مقدار تنظیم ولتاژ قوس (Ugu) و مقدار تنظیم جریان قوس (Ugi) مقایسه و تقویت می‌شوند که منجر به خروجی‌های K1 (Ugu-mUf) و K2 (Ugi-n) می‌شود. در نهایت ولتاژ کنترل (Uk) از طریق سنتز و تقویت به دست می آید و سپس وارد مدار درایو کنترل می شود تا عملیات سیستم برق الکترونیکی (اینورتر) را هدایت کند. به دست آوردن مشخصات ولتاژ ثابت، جریان ثابت و افت نرم:
1- مشخصه ولتاژ ثابت
2 – مشخصه جریان ثابت
3 – ویژگی ریزش نرم
4 – جریان ثابت با مشخصه کشش خارجی
عملکرد تنظیمی اینورتر جوشکاری قوس الکتریکی
از اصل منحنی مشخصه خارجی اینورتر جوش قوس الکتریکی، می توان استنباط کرد که برای یک مقدار ولتاژ مشخص از مشخصه ولتاژ ثابت، اندازه ولتاژ قوس خروجی تعیین می شود. به عبارت دیگر، اگر ولتاژ داده شده زیاد باشد، ولتاژ قوس نیز زیاد است و بالعکس. به عنوان مثال، اگر Ugu1 < Ugu2، منحنی مشخصه خارجی از منحنی 1 به منحنی 2 حرکت می کند، همانطور که در شکل 4a نشان داده شده است، و نقطه عملیاتی پایدار از A1 به A2 حرکت می کند.
برای مشخصه جریان ثابت، اندازه مقدار ولتاژ برای یک جریان معین، اندازه جریان جوشکاری خروجی را تعیین می کند. به عبارت دیگر، اگر Ugi بزرگ باشد، جریان جوش خروجی نیز زیاد است و بالعکس. به عنوان مثال، اگر Ugi1 < Ugi2، منحنی مشخصه خارجی از منحنی 1 به منحنی 2 حرکت می کند، همانطور که در شکل 6-4b نشان داده شده است، و نقطه عملیاتی پایدار از AI به A2 حرکت می کند.
به طور کلی، انواع مختلف اینورترهای جوش قوس الکتریکی، سیستم های تنظیم متفاوتی را برای دستیابی به کنترل ویژگی های خارجی و تنظیم پارامترهای فرآیند برای برآوردن نیازهای مختلف فرآیند جوشکاری اتخاذ می کنند. اصول کار انواع اینورترهای جوش قوس الکتریکی را یکی یکی معرفی می کنیم.
خصوصیات دینامیکی اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی
برای مشخصات خروجی الکتریکی اینورترهای جوشکاری هنگامی که از اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی برای فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی با انتقال اتصال کوتاه که شامل قطرات مذاب است استفاده می شود، باید الزامات دقیقی در مورد ویژگی های دینامیکی آنها اعمال شود.
پارامتر اصلی که بر انتقال اتصال کوتاه جوشکاری MAG/CO2 تأثیر می‌گذارد، نرخ افزایش جریان اتصال کوتاه (disd/dt) است که مستقیماً با ثابت زمانی T مرتبط است (T=L’/Rf، جایی که L’ اندوکتانس معادل مدار جوشکاری و Rf مقاومت قوس است). Rf با جریان جوش تغییر می کند و نمی توان خودسرانه آن را تغییر داد، در حالی که L’ را می توان با افزودن سلف به مدار جوش تغییر داد. علاوه بر این، disd/dt را می توان با تنظیم ثابت زمانی سیستم حلقه بسته تغییر داد.
به طور کلی دو راه برای بهبود و کنترل خصوصیات دینامیکی اینورترهای جوش قوس الکتریکی وجود دارد:
- افزودن سلف به مدار جوش سلف ها معمولاً نه تنها برای بهبود ویژگی های دینامیکی بلکه برای اهداف فیلتر نیز اضافه می شوند.
- طراحی اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی الکترونیکی که از مدارهای الکترونیکی به جای سلف های هسته آهنی برای کنترل disd/dt استفاده می کنند و در نتیجه عملکرد کنترلی برتر خود را نشان می دهند.
ویژگی های خارجی، ویژگی های تنظیم، و حالت کنترل پالس های خروجی
برای مشخصات خروجی الکتریکی اینورترهای جوشکاری به طور معمول، اینورترهای جوش قوس الکتریکی از سه حالت کنترل تنظیم برای کنترل ویژگی های خارجی، ویژگی های تنظیم (تنظیم پارامتر فرآیند)، و شکل موج پالس خروجی استفاده می کنند:
- مدولاسیون فرکانس عرض پالس ثابت: عرض ولتاژ پالس بدون تغییر باقی می ماند و شکل منحنی مشخصه خارجی، ویژگی های تنظیم (تنظیم پارامترهای فرآیند) و شکل موج پالس خروجی با تغییر فرکانس سوئیچینگ اینورتر شکل می گیرد.
- مدولاسیون عرض پالس فرکانس ثابت: فرکانس ولتاژ پالس بدون تغییر باقی می ماند و شکل منحنی مشخصه خارجی، ویژگی های تنظیم (تنظیم پارامترهای فرآیند) و شکل موج پالس خروجی با تغییر چرخه کاری (نسبت عرض پالس) پالس سوئیچینگ اینورتر تشکیل می شود. .
- تنظیم هیبریدی: ترکیبی از مدولاسیون فرکانس عرض پالس ثابت و مدولاسیون عرض پالس فرکانس ثابت برای تنظیم استفاده می شود.
بیشتر بدانید: راه حل های ساده برای عیب یابی اینورتر
